Im Tiefbau sind die Projekte grösser, komplexer und dauern länger als im Hochbau, was die Anwendung der BIM-Methode erschwert. Die SBB haben den Brüttenertunnel zwischen Zürich und Winterthur als Pilotprojekt für die Planung mit BIM ausgewählt. Die Beteiligten berichten von ihren Erfahrungen mit der Methode im Untertagebau.
Der Eisenbahnkorridor Zürich-Winterthur ist stark belastet und stösst in absehbarer Zeit an seine Kapazitätsgrenze. Heute verkehren täglich über 120 000 Personen und 670 Züge auf der Strecke. Mit dem Bau des Brüttenertunnels begegnen die SBB diesem Engpass. Der Eisenbahntunnel umfasst neben der ca. 8 km langen Tunnelstrecke Dietlikon-Winterthur einen weiteren rund 1 km langen Tunnelast nach Bassersdorf bzw. Richtung Flughafen Zürich, der in einem untertage liegenden Verzweigungsbauwerk angeschlossen wird.
Die beiden Röhren sind mit 20 Querschlägen verbunden. Bei jedem Tunnelportal ist ein Interventions- und Rettungsplatz sowie ein Bahntechnikgebäude geplant. Im Fall eines schnellstmöglichen Bewilligungsprozesses ohne aufschiebende Einsprachen ist ein Baustart frühstens ab 2026 möglich.
BIM als Chance
Die Projektleitung der SBB gelangte 2017 bei der Ausschreibung der Planerleistungen für das Vorprojekt im Zuge des Risikomanagements zur Erkenntnis, dass ein schnellstmögliches Umsetzen von BIM bei einer Projektdauer von 20 Jahren eine grosse Chance für die Projektoptimierungen sei. Die Projektierung im Abschnitt Tunnel wurde in Big-open-BIM – bei Eignung des anbietenden Planers – in zwei optionalen Modulen als Option ausgeschrieben. Damit sollte das Bauwerk softwareunabhängig (Open) und interdisziplinär (Big) geplant werden.
Von 2017 bis 2019 wurde also das Vorprojekt für den Brüttenertunnel unter Anwendung der BIM-Methode erarbeitet. Die Ziele der SBB wurden auf Basis der Konzernstrategie im Projektinformationsanforderungsdokument definiert und dem Vertragsverhältnis zugrunde gelegt. Im Wesentlichen wollte man durch die kollaborative Zusammenarbeit zwischen allen Beteiligten Zeit und Kosten sparen sowie die Qualität der Planung steigern. Zudem sollte die Anwendung der BIM-Methode unter Einbindung vieler Fachplaner und Fachdienste der SBB helfen, Erfahrungen zu sammeln.
Auf Basis der Ziele der SBB hat der beauftragte Projektverfasser, der als Generalplaner neben dem Rohbau auch diverse Disziplinen der Bahntechnik verantwortete, Ziele für die Planung mittels BIM definiert. Dazu gehört das Arbeiten mit einem digitalen Zwilling, um die Planungsprozesse zu vereinfachen sowie das Detektieren von grundlegenden geometrischen Widersprüchen und die Modellierung im Zuge der Planung. Das Modell sollte als strukturierter Informationsbehälter mit allen relevanten Angaben für die Beteiligten dienen und es sollte möglich sein, Genehmigungspläne und Mengen aus dem Modell abzuleiten.
Grundsätze im Projekt
Die Grundsätze bei der Anwendung der BIM-Methode wurden im BIM-Abwicklungsplan (BAP) festgehalten. Als oberste Prämisse entschieden die SBB, eine Open-Big-BIM-Planung umzusetzen. Infolge der Einbindung der verschiedenen Fachdisziplinen (Rohbau, Geologie, Fahrbahn, Bahntechnik) stand die Interdisziplinarität im Fokus.
Weiter wurden alle wesentlichen Merkmale des Modells, wie Modelltypen, Konvention zur Bezeichnung, Auswahlliste der Attribute, Darstellung Materialien im BAP definiert. Dabei wurde vom Generalplaner das Ziel verfolgt, den BAP kurz, einfach und zielgerichtet zu halten. Um das Modell in Sitzungen oder in ad-hoc Diskussionen verwenden zu können, wurde das aggregierte Koordinationsmodell mittels einer webbasierten Kollaborationsplattform allen Beteiligten zur Verfügung gestellt.
Modul 1: Testlauf
Die BIM-Planung wurde von den SBB nacheinander in zwei Modulen ausgeschrieben, um nach Auswertung der Zielerfüllung am kleineren Modul 1 (Testlauf) auf gesicherter Erfahrungsbasis zu entscheiden und ggf. das grössere Modul 2 (Hauptmodell) auszulösen. Das Modul 1 umfasste die Modellierung eines Querschlages und wurde zu Beginn der Planungsphase in fünf Monaten realisiert. Mit dem Testlauf sollte ermittelt werden, welche Auswirkungen die Anwendung der BIM-Methode bei der Planung eines komplexen Bauteils hinsichtlich Qualität, Terminen und Aufwand haben würde. Für eine aussagekräftige Bewertung wurden beim Testlauf die von Bauherrschaft und Planern definierten Grundsätze umgesetzt.
Trotz Schwierigkeiten – so fehlte zum Beispiel ein validierter ifc-Standard 1– konnte der Testlauf erfolgreich abgeschlossen werden. Es zeigte sich, dass sowohl die technischen als auch die personellen Voraussetzungen gegeben waren, um das Projekt mit der BIM-Methode weiter zu entwickeln.
Modul 2: Hauptmodell
Im September 2018 wurde mit der BIM-Planung im Hauptprojekt begonnen. Zum Hauptmodell gehören ein Referenzmodell des Tunnels (inkl. Tagbautunnelabschnitte, Verzweigungsbauwerk und Querschläge), der Tunnelrampen und Bahntechnikgebäude sowie Fachmodelle für die Kabelrohranlage, die Entwässerung, die Geologie und das Gelände. Weiter wurden Fachmodelle zur eisenbahntechnischen Ausrüstung, wie Fahrstrom, Fahrbahn, Telekommunikation, Signalisation, und Technische Anlagen benötigt.
Open-BIM hat sich bewährt
Mit der Fertigstellung des Hauptmodells liegt ein digitaler Zwilling des Projekts vor, der phasengerecht alle massgebenden Informationen enthält, die einer breiten Anwendergruppe webbasiert jederzeit und überall zur Verfügung stehen. Die Erstellung des digitalen Zwillings half, geometrische Widersprüche frühzeitig aufzudecken und das Projektverständnis durch nachvollziehbare Darstellung der Elemente massgeblich zu erhöhen.
Trotz technischer Probleme gab es keine Situation oder Aufgabe, die den Open-BIM-Ansatz in Frage gestellt hätte. Im Gegenteil: infolge der interdisziplinären Modelle, bei denen verschiedene Softwaresysteme zur Anwendung kamen, erscheint es unter Berücksichtigung des öffentlichen Vergabewesens als wenig zielführend einen Closed-BIM-Ansatz anzuwenden.
Abschliessend kann festgehalten werden, dass eine erfolgreiche Anwendung der BIM-Methode den Willen und das Bekenntnis zur kollaborativen Zusammenarbeit sowie eine positive Grundeinstellung voraussetzen. Die Anwendung der BIM-Methode funktioniert dann, wenn alle Projektpartner bereit sind, offen und transparent zusammenzuarbeiten.
Anmerkung der Redaktion
1 Die Abkürzung IFC steht für Industry Foundation Classes. Oder anders ausgedrückt: Es geht um einen internationalen Industrie Standard für den Datenaustausch, bisher für Gebäudemodelle. An Standards für Strassen-, Eisenbahn- und Ingenieurbau wird noch gearbeitet. Besonders für die Zusammenführung verschiedener Fachmodelle zu einem Koordinationsmodell und bei der Arbeit mit Referenzmodellen ist IFC unverzichtbar, wenn mit openBIM gearbeitet wird.
